洪灾应急避险方法技术

本发明专利技术涉及一种洪灾应急避险方法，该应急避险方法通过升级现有应急避险技术，引入互联网和手机通信定位大数据，为应急指挥工作中的指挥决策者、各有关部门以及具体行动人员，提供基于“水‑人‑地”动态反馈驱动的指挥调度服务，为解决洪灾应急避险问题提供借鉴，提高极端洪水应急避险的精准性，提升对极端洪水应急避险组织管理和实施能力，更有效地减轻洪灾造成的人员伤亡、财产损失，对保障社会经济的持续健康发展具有重要的现实意义。本发明专利技术的实施将推动我国防洪应急避险措施关键技术攻关，填补我国洪灾综合应急避险技术空白。

【技术实现步骤摘要】
洪灾应急避险方法
本专利技术涉及洪灾应急避险
，具体涉及一种洪灾应急避险方法。
技术介绍
受气候变化、流域下垫面改变、经济社会发展等的影响，我国流域防洪形势正在发生显著的变化。在此情境下，如何合理高效的解决灾民的防洪避险问题就显得十分迫切。因此，开展应急避险关键技术研究对保障国家防洪安全、维护社会经济可持续发展具有重要科学价值和战略意义。应急避险是应对极端洪水的重要非工程措施。在经常遭受洪水威胁的区域，如蓄滞洪区，针对洪水淹没风险，通过制定和实施人群和财产转移安置等方式，进行防洪应急避险。在预先制定有应急预案的区域，应急避险转移安置工作一般由乡镇防指负责组织实施，实行乡镇干部包村、村干部包组和组长包户三级责任制，各转移安置点分片包干。包村、包组和包户的责任人通过各种传统方式(电话、口头)挨家挨户通知到每一个人，做好随时撤离准备；当撤离工作启动，并到采取达撤离时间，采用持续鸣锣或高音喇叭广播方式，通知所有人员立即无条件向拟定的转移路线和安置点撤离避险。但是，传统的应急避险技术存在通知效率低、应急响应慢、安置转移低效等问题，特别是在新的经济形势下，人员流动大，对以往基于户籍的人员转移方式提出了新的挑战；同时，已有防洪预案主要基于假定洪水淹没情景，而极端洪水实际淹没范围和程度存在许多不确定性，难以满足应急避险的实时动态及反馈要求。对于没有防洪应急预案的区域，例如防洪保护区，当遭受洪水威胁的时候，因无预先制定的调度方案和应急措施，无法及时采取相应措施有效转移人员和财产，如何快速分析洪水淹没范围、确定受影响人群并高效进行避险安置，是无预案地区防洪应急避险需要重点解决的问题。因此，总体而言，对有预案和无预案地区，发生极端洪水时，难以快速掌握危险区内人群分布，难以有效的及时通知并实时跟踪和有序转移灾民。综上，传统的应急避险技术存在风险预判与通知响应慢、人群信息获取手段有限、人群转移安置低效、安置效果评估技术落后等关键问题，难以适应新形势下避洪转移人流物流大、转移交通工具海量增长、极端洪水精准管理的新情况，无法满足极端洪水条件下分洪溃口位置不确定性、撤离路径动态寻优、安置方案动态调整、转移人口实时反馈驱动的要求，即没有解决应急避险中“水”(洪水的淹没范围、水深、流速、历时等风险信息的判别)、“人”(受灾人群的识别、通知与跟踪)、“地”(撤离路径及安置点的辨识与动态调整)动态反馈驱动的问题。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种洪灾应急避险方法，解决传统应急避险技术基于假定分洪溃口方案与洪水淹没情景，忽略极端洪水大小及分洪溃口位置与规模不确定性，导致预先制定有应急预案的区域防洪预案失效、没有防洪应急预案的区域风险预判不及时、避险通知响应慢等问题；解决现有技术基于电话、广播等方式通知人群转移，忽略新形势下人员流动大，转移人群信息难以实时动态有效获取与跟踪，导致避险转移效率低，转移效果难以掌控等问题；解决现有应急避险技术转移安置主要按向拟定的转移路线和安置点撤离避险，而忽视极端洪水条件下分洪溃口位置及大小、安置容量可能与已有预案差异较大，避洪转移人流物流大、转移交通工具海量增长，导致转移过程交通堵塞，难以按时转移到指定安置点等问题。该方法基于“水-人-地”动态反馈驱动的指挥调度服务，为解决洪灾应急避险问题提供借鉴，提高极端洪水应急避险的精准性，提升对极端洪水应急避险组织管理和实施能力。本专利技术采用的技术方案是：一种洪灾应急避险方法，包括如下步骤：(1)、快速构建与求解适应不同分洪溃口情景的水动力学模型；(2)、精准识别、快速预警与实时跟踪风险人群；(3)、动态辨识安置容量与实时优化避险转移路径；(4)、基于“水-人-地”动态反馈驱动的应急避险平台模型组件式开发。作为优选，步骤(1)中，适应不同分洪溃口情景的水动力学模型构建与求解方法，包括如下内容：A、干支流河道洪水演算；B、分洪及溃口洪水演算：基于二维水动力学数学模型，在极端洪水条件下的构建与模拟时间长，难以满足快速评估要求进而影响决策时机；水文水动力边界条件复杂，难以一时有效界定的瓶颈问题；通过将现有一维和二维水动力学模型简化，在水文和地形资料收集的基础上，设计一种基于GIS和数字高程模型的水位、淹没范围快速实时动态计算方法。进一步的，步骤A中，干支流河道洪水演算，包括以下步骤：a、将组件化、组态化和流程引擎技术引入极端洪水河道演算领域，对现有的河道洪水演进模型进行集成，包括子模型组件的分解与封装、模型的组件化耦合和多模型集成三大关键控制环节；基于高复杂度水利模型和应用的微服务分布式构建方法，构建出具有统一标准结构的极端洪水演算模型微服务集群，对相关的专业计算模型全部进行微服务化改造，使每个专业计算模型都能通过统一的微服务模式完成调用和执行；基于流式组态技术，开发干支流河道极端洪水演算流的构件库，解决来水和资料条件复杂及计算对象数量大、类型多和时段不一的管理问题，实现极端洪水演算模型的灵活快速业务搭建和高效计算，有效应对极端洪水场景下的不确定性组合计算需求；b、收集气象、水文与工程资料，视雨情、水情和工情条件，选取河道洪水演进模型或，快速获取可能受淹区域的外江水位和流量过程。进一步的，步骤B中，动态计算方法的具体计算过程如下：a、基于GIS和地形资料构建不规则三角网，对安全区和可能受淹区域进行高程快速模拟；b、利用已建立的不规则三角网，运用GIS技术计算分析并获取不同水位下的面积和容积，构建可能受淹区域任意范围的水位～面积或容积关系曲线；c、根据可能受淹区域外江洪水过程，基于GIS和不规则三角网将不同水位下的蓄洪容积快速进行填洼计算，进而实现洪水前锋到达时间、淹没范围和淹没水深风险信息的快速推演，洪水淹没范围确定以后，基于GIS空间分析功能自动复核安全区。更进一步的，步骤(2)中，精准识别、快速预警与实时跟踪风险人群，结合传统应急避险技术，采用位置大数据、人工智能和云计算技术实现，具体实现方法如下：1)、开发终端应用，全面支持互联网位置大数据接口，及通讯运营商定位大数据接口；2)、接入互联网位置大数据接口和通讯运营商定位大数据接口，基于GIS技术导入步骤(1)的洪水风险区范围和安全区范围，动态监测洪水淹没区及安全区内人群位置信息；3)、将互联网位置大数据与通讯运营商定位大数据组成多源数据并融合利用，实现各类定位数据的相互补充；基于大数据技术挖掘洪水淹没区及安全区内同期历史人口数据，通过对比分析，验证区域人口数量的合理性；通过现有避险技术调查复核各区域内人群数据，对人群识别信息进一步检验，保障风险人群与安全人群定位的准确性和全覆盖；4)、采用人群画像技术，动态绘制涉灾区域内人群特征图谱；基于GIS平台，建立区域人流热力图、迁徙图和趋势图，实时掌握人群位置情况，动态模拟和绘制洪水风险区和安全区的人群时空态势图谱，指导撤离路径制定和人群疏导；5)、将避险过程分为避险转移峰值期、避险转移排查期和灾中应急救援期三个阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种洪灾应急避险方法，包括如下步骤：/n(1)、快速构建与求解适应不同分洪溃口情景的水动力学模型；/n(2)、精准识别、快速预警与实时跟踪风险人群；/n(3)、动态辨识安置容量与实时优化避险转移路径；/n(4)、基于“水-人-地”动态反馈驱动的应急避险平台模型组件式开发。/n

【技术特征摘要】
1.一种洪灾应急避险方法，包括如下步骤：
(1)、快速构建与求解适应不同分洪溃口情景的水动力学模型；
(2)、精准识别、快速预警与实时跟踪风险人群；
(3)、动态辨识安置容量与实时优化避险转移路径；
(4)、基于“水-人-地”动态反馈驱动的应急避险平台模型组件式开发。


2.根据权利要求1所述的洪灾应急避险方法，其特征在于：步骤(1)中，适应不同分洪溃口情景的水动力学模型构建与求解方法，包括如下内容：
A、干支流河道洪水演算；
B、分洪及溃口洪水演算：基于二维水动力学数学模型，在极端洪水条件下的构建与模拟时间长，难以满足快速评估要求进而影响决策时机；水文水动力边界条件复杂，难以一时有效界定的瓶颈问题；通过将现有一维和二维水动力学模型简化，在水文和地形资料收集的基础上，设计一种基于GIS和数字高程模型的水位、淹没范围快速实时动态计算方法。


3.根据权利要求2所述的洪灾应急避险方法，其特征在于：步骤A中，干支流河道洪水演算，包括以下步骤：
a、将组件化、组态化和流程引擎技术引入极端洪水河道演算领域，对现有的河道洪水演进模型进行集成，包括子模型组件的分解与封装、模型的组件化耦合和多模型集成三大关键控制环节；基于高复杂度水利模型和应用的微服务分布式构建方法，构建出具有统一标准结构的极端洪水演算模型微服务集群，对相关的专业计算模型全部进行微服务化改造，使每个专业计算模型都能通过统一的微服务模式完成调用和执行；基于流式组态技术，开发干支流河道极端洪水演算流的构件库，解决来水和资料条件复杂及计算对象数量大、类型多和时段不一的管理问题，实现极端洪水演算模型的灵活快速业务搭建和高效计算，有效应对极端洪水场景下的不确定性组合计算需求；
b、收集气象、水文与工程资料，视雨情、水情和工情条件，选取河道洪水演进模型或，快速获取可能受淹区域的外江水位和流量过程。


4.根据权利要求2所述的洪灾应急避险方法，其特征在于：步骤B中，动态计算方法的具体计算过程如下：
a、基于GIS和地形资料构建不规则三角网，对安全区和可能受淹区域进行高程快速模拟；
b、利用已建立的不规则三角网，运用GIS技术计算分析并获取不同水位下的面积和容积，构建可能受淹区域任意范围的水位～面积或容积关系曲线；
c、根据可能受淹区域外江洪水过程，基于GIS和不规则三角网将不同水位下的蓄洪容积快速进行填洼计算，进而实现洪水前锋到达时间、淹没范围和淹没水深风险信息的快速推演，洪水淹没范围确定以后，基于GIS空间分析功能自动复核安全区。


5.根据权利要求4所述的洪灾应急避险方法，其特征在于：步骤(2)中，精准识别、快速预警与实时跟踪风险人群，结合传统应急避险技术，采用位置大数据、人工智能和云计算技术实现，具体实现方法如下：
1)、开发终端应用，全面支持互联网位置大数据接口，及通讯运营商定位大数据接口；
2)、接入互联网位置大数据接口和通讯运营商定位大数据接口，基于GIS技术导入步骤(1)的洪水风险区范围和安全区范围，动态监测洪水淹没区及安全区内人群位置信息；
3)、将互联网位置大数据与通讯运营商定位大数据组成多源数据并融合利用，实现各类定位数据的相互补充；基于大数据技术挖掘洪水淹没区及安全区内同期历史人口数据，通过对比分析，验证区域人口数量的合理性；通过现有避险技术调查复核各区域内人群数据，对人群识别信息进一步检验，保障风险人群与安全人群定位的准确性和全覆盖；
4)、采用人群画像技术，动态绘制涉灾区域内人群特征图谱；基于GIS平台，建立区域人流热力图、迁徙图和趋势图，实时掌握人群位置情况，动态模拟和绘制洪水风险区和安全区的人群时空态势图谱，指导撤离路径制定和人群疏导；
5)、将避险过程分为避险转移峰值期、避险转移排查期和灾中应急救援期三个阶段，分门别类地将有关预警避险信息发送给风险人群和组织决策人群。


6.根据权利要求5所述的洪灾应急避险方法，其特征在于：步骤5)中，
灾前避险转移峰值期：充分结合现有避险技术、空间分析和实时通讯技术，有针对地将洪水前锋到达时间、洪水淹没范围和避险预警与撤离安排信息，推送至风险人群，对洪水风险区内人群进行避险预警，提示其按照拟定预案有序撤离至指定区域；利用无人机预警技术，对风险区内人群进行巡航广播和预警；利用电子围栏技术，对进入洪水可能淹没范围内的人群发出预警通知，提示其远离危险区；基于GIS技术，将各类信息进行时空动态叠加，形成“态势图”、“部署图”、和“指挥沙盘”，并进行反复分析、判断和推演，最后将推演结果推送至避险决策、组织实施与安置管理人群，提示避险决策人群选取适宜避险方案，提示组织人群有效组织责任区内风险人群在规定时间内按照拟定路线安全转移至指定安置区内，提示安置管理人群做好安置服务管理工作，提示交通部门做好转移道路管制工作；
灾前避险转移排查期：绝大多数风险人群已安全转移至安置区内，此时利用互联网位置大数据与通讯运营商定位大数据技术对仍处风险区内的人群加大监测力度，进行逐一排查，排查结果结合无人机搜索技术和现有避险技术进行复核；提示风险人群按照最优撤离方案实施紧急避险；
灾中应急救援期：通过位置大数据和无人机技术，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐照明，李安强，李昌文，马小杰，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42